バイオ燃料電池と電気培養を併用した汚泥処理システムの構築

利用生物燃料电池和电培养构建污泥处理系统

基本信息

批准号：
14J02176
负责人：
石崎創
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

主要な排水処理方式である活性汚泥法は、好気微生物による有機物除去を促すための空気供給および余剰汚泥処理に多大なエネルギー・コストを要している。また、汚泥処理過程で生じる温暖効果ガス排出も重要な課題であり、創エネルギーかつ省エネルギーであり環境問題に配慮した技術の開発が排水処理に求められている。バイオ燃料電池(MFC)は創エネルギーかつ省エネルギーな次世代型水処理技術であるが、既往の処理技術に比べて建設コストが高いこと、嫌気処理であるため処理水質が悪く、処理水質向上のためには更なる後段処理の導入が必要であるなど課題が多い。そこで本研究員は「省エネルギー」、「CO2排出量削減」、「高品位な処理水確保」が可能な汚泥処理システムの構築を研究目的とし、MFCと膜分離活性汚泥法(MBR)の統合効果の検証を行った。本年度の研究成果は大きく2つある。まず、顕著なファウリング進行能力を有する菌株(FCB)の特徴解明を行った。都市下水を処理するMBRより得た菌株をラボスケールクロスフロー引抜き装置内で純粋培養し、ファウリング進行能力を評価することでFCBを特定した。また最大増殖速度などの特性評価を行い、FCBと関連が高い因子の解明を行った。その結果、単離株のファウリング進行能力予見には、株レベル以上の塩基配列同定が必要であることが分かった。また、FCBは含水率の高いコロニーを形成し、親水性有機物、糖を多く含む有機物を分泌する傾向があることを明らかにした。次に、MFCへのMBR導入による膜ファウリング抑制効果の検証のため、外部抵抗値が異なる膜分離型バイオ燃料電池を構築し、膜ファウリング進行能力の評価を比較した。その結果、MFCには膜ファウリング抑制能力があり、発電流量が大きいほど膜ファウリングは抑制され、ファウリング関連物質であるバイオポリマーの生産量が低減することが分かった。

主动污泥方法是一种主要的排水处理方法，需要大量的空气供应和剩余污泥处理，以促进有氧显微镜去除有机物。污泥处理过程中产生的温暖效应气体排放也是重要问题，并且需要建立的技术，节省能量，并在环境问题上进行排水处理。生物燃料细胞（MFC）是一种能量 - 节省下一代水处理技术，但其建筑成本比现代加工技术高，并且是厌氧，因此它的处理水质差，并提高加工水质有许多问题，例如需要进一步引入第二阶段的处理。因此，该研究人员基于污泥处理系统的构建，该系统可以是“节能”，“二氧化碳排放降低”和“高质量治疗水”，以及MFC和膜分离活动的综合作用（MBR）经过验证。今年有两个主要的研究结果。首先，我们阐明了具有突出的结垢进展能力的细菌库存（FCB）的特征。 FCB是通过从MBR获得的细菌库存的纯培养物来鉴定的，该细菌库存从MBR获得，该细菌库存在实验室帆船，在实验室帆横流拉力设备中，并评估面向进度的能力。此外，评估了最大生长速度之类的特征，并用FCB阐明了高度相关的因素。结果，发现为了识别高于库存水平的基本序列，需要对隔离库存的杂型进展能力的预测。 FCB还揭示了水含量高的菌落倾向于分泌亲水性有机物和高度有机物质。接下来，为了通过将MFC引入MFC来验证膜的抑制作用，构建了一个具有不同外部电阻值的膜单独的生物燃料细胞，并比较了面向进展能力的膜的评估。结果，发现MFC具有抑制面向膜的能力，发电流量越大，薄膜切口越低以及生物polimar的生产（这是与断层相关的物质）的生产，可减少生产量。